激光器的简介以及发展历程课件
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第1章陈鹤鸣激光原理ppt课件
或
单色型最好的普通光源氪同位素86， / 106
氦氖激光器， / 1010 ~ 1013
5
3. 相干性好 相干条件：振动方向相同、频率相同、相位差恒定。
激光：相干光
普通光源：非相干光
普通光源是发光中心的自发辐射过程，不同发光中心发出 的波列，或同一发光中心在不同时刻发出的波列相位都是随 机的。
S
(
)2
—光束平面发散角
对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，光束才
具有明显的空间相干性。
对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间 相干的，不属于同一个横模模式的光子则是不相干的。
空间相干性的演示
9
4. 高亮度
亮度：光源的明亮程度，主观量
光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率
14
5. 激光在国防科技领域的应用 激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上
可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击 目标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激 光系统；辅助的控制和通信系统。
激光摧毁导弹
15
激光制导
激光武器是利用高能量密度激光束代替子弹的新型武器， 是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器等之后又一 个重要里程碑。它以光束作战的迅速反应能力，外科手术式 杀伤的高效作战方式。以及特别适合于反卫星和破坏敌方信 息系统，使其成为新一代主战兵器。
16
6. 激光在科学技术前沿问题中的应用 ➢ 光谱分析是研究物质结构的重要手段，激光技术与经典光 谱学相结合形成的激光光谱学，具有频率、空间和时间上的 高分辩率，可以进一步揭示物质的微观结构。 ➢ 激光诱导的惯性约束核聚变是产生可控核聚变的一种途径。 ➢ 激光束照亮了超微世界，它呈现的超快或超窄脉冲（时间 域）帮助人们了解微观世界中的原子、分子结构。 ➢ 激光可以作为光学镊子应用于分子生物学领域中对微生物、 染色体、细胞等微粒的操作。 ➢ 激光化学也是激光的重要应用领域。
激光器的发展历史及现状ppt课件
①远红外激光器 ②中红外激光器 ③近红外激光器 ④可见激光器 ⑤近紫外激光器 ⑥真空紫外激光器 ⑦X射线激光器,
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
《激光的基本原理》课件
利用光子学技术，可以实现高灵敏度、高分辨率的医学成 像和诊断。同时，光子学技术还可以用于生物科学研究， 如荧光共振能量转移等技术可以用于研究生物分子间的相 互作用和动力学过程。此外，光子学技术还可以用于光热 治疗、光动力治疗等领域，为癌症治疗等提供新的手段。
THANKS
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详细描述
超快激光技术可以用于超快光谱学、 超快成像等领域，为物质科学研究提 供新的工具。同时，超快激光技术还 可以用于微纳加工、光刻等领域，提 高加工精度和效率。
光子晶体激光器的研究与应用
总结词
光子晶体激光器是一种新型的激光器件，具 有高效率、高稳定性等优点，在光通信、光 计算等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进步和应用需求的不断增长，激光技术逐渐拓展 到工业、医疗、通信、军事等领域，成为现代科技的重要组 成部分。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色 性和高相干性等优点，因此在科学研 究、工业生产、医疗卫生、军事等领 域有广泛的应用。
此外，激光还在通信、测量、军事等 领域中发挥着重要的作用，有力地推 动了科学技术的发展和社会进步。
1960年，美国物理学家梅曼发明了第一台红宝石激光器，标志着激光技 术的诞生。
激光的英文名称是“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射光放大”。
激光的发展历程
激光技术经历了从初步实现到逐步成熟的发展过程，各种不 同类型的激光器也不断涌现，如气体激光器、固体激光器、 液体激光器和半导体激光器等。
例如，在工业领域中，激光可以用于 打标、切割、焊接、热处理等；在医 疗领域中，激光可以用于治疗眼科疾 病、皮肤病、口腔疾病等。
激光的基本原理及其特性课件
激光清洗
利用激光的强光束和冲击波去除物体 表面的污垢、油渍等，具有高效、环 保、无损伤等特点。
医疗美容
激光祛斑
利用激光的高能量将皮肤表面的色素 斑点去除，具有祛斑速度快、效果显
著、不留疤痕等特点。
激光脱毛
利用激光的高能量破坏毛囊的生长能 力，从而达到脱毛的效果，具有脱毛 效果好、速度快、安全可靠等特点。
高功率激光在工业、军事、医疗等领域有广泛应 用，如激光切割、激光雷达、激光武器等。
03 技术挑战
高功率激光器的稳定性和可靠性是技术挑战，需 要解决散热、光束质量等问题。
超快激光
01
02
03
超快激光的定义
超快激光是指脉冲宽度小 于某一阈值的激光器，通 常以皮秒或飞秒为单位。
应用领域
超快激光在科学研究ห้องสมุดไป่ตู้工 业制造、医疗等领域有广 泛应用，如光谱分析、微 纳加工、眼科手术等。
单色性好
总结词
激光具有极佳的单色性，其波长范围狭窄，光谱宽度极小。
详细描述
由于激光的频率高度单一，其光谱宽度非常狭窄，这意味着激光的光波波长范围非常稳定。这 种特性使得激光在光谱分析、精密测量等领域具有独特的优势。
亮度高
总结词
激光具有极高的亮度，其能量高度集中，亮度远高于普通光源。
详细描述
激光的亮度取决于其功率和光束面积的比值。由于激光的功率高且光束面积小 ，因此其亮度极高。这种特性使得激光在切割、焊接、打标等领域具有显著的 优势。
技术挑战
超快激光器的稳定性和重 复频率是技术挑战，需要 解决脉冲能量波动、脉冲 时间不稳定等问题。
光子晶体激光器
光子晶体激光器的定义
技术挑战
光子晶体激光器是一种基于光子晶体 原理的激光器，光子晶体是一种具有 周期性折射率变化的介质。
利用激光的强光束和冲击波去除物体 表面的污垢、油渍等，具有高效、环 保、无损伤等特点。
医疗美容
激光祛斑
利用激光的高能量将皮肤表面的色素 斑点去除，具有祛斑速度快、效果显
著、不留疤痕等特点。
激光脱毛
利用激光的高能量破坏毛囊的生长能 力，从而达到脱毛的效果，具有脱毛 效果好、速度快、安全可靠等特点。
高功率激光在工业、军事、医疗等领域有广泛应 用，如激光切割、激光雷达、激光武器等。
03 技术挑战
高功率激光器的稳定性和可靠性是技术挑战，需 要解决散热、光束质量等问题。
超快激光
01
02
03
超快激光的定义
超快激光是指脉冲宽度小 于某一阈值的激光器，通 常以皮秒或飞秒为单位。
应用领域
超快激光在科学研究ห้องสมุดไป่ตู้工 业制造、医疗等领域有广 泛应用，如光谱分析、微 纳加工、眼科手术等。
单色性好
总结词
激光具有极佳的单色性，其波长范围狭窄，光谱宽度极小。
详细描述
由于激光的频率高度单一，其光谱宽度非常狭窄，这意味着激光的光波波长范围非常稳定。这 种特性使得激光在光谱分析、精密测量等领域具有独特的优势。
亮度高
总结词
激光具有极高的亮度，其能量高度集中，亮度远高于普通光源。
详细描述
激光的亮度取决于其功率和光束面积的比值。由于激光的功率高且光束面积小 ，因此其亮度极高。这种特性使得激光在切割、焊接、打标等领域具有显著的 优势。
技术挑战
超快激光器的稳定性和重 复频率是技术挑战，需要 解决脉冲能量波动、脉冲 时间不稳定等问题。
光子晶体激光器
光子晶体激光器的定义
技术挑战
光子晶体激光器是一种基于光子晶体 原理的激光器，光子晶体是一种具有 周期性折射率变化的介质。
光纤激光器.ppt
这种“任意形状”的光纤激光器有望实现更高的激 光功率输出。
3.光纤激光器的泵浦结构
4.光纤激光器和其它激光器比较
和二氧化碳激光器比较 • 有更高峰值功率的脉冲激光，可以加工的材料种类更多； • 使用方便，采用光纤传输可以有更大的扫描范围； • 能量转换效率高，光纤激光器的电光转换效率为25％，而二氧化碳
光纤激光器
• 光纤激光器的发展历程 • 光纤激光器的基本原理 • 光纤激光器与其它激光器比较 • 几种实用的光纤激光器及其应用
1.光纤激光器的发展历程
2.光纤激光器的基本原理
• 工作物质：掺杂光纤； • 谐振腔：光纤环与两个反射镜组成； • 泵浦源：一般采用半导体激光器泵浦。
2.1 双包层稀土掺杂光纤
• redPOWERTM 紧凑激 光模块 (2W-10W)
• 最大输出可达10W， 波长1μm
5.2 大功率双掺杂光纤激光器 2
• IPG公司的大功率光纤 激光器YLR-SM Series
• 100W to 1.5kW output Optical Power
• 1060 to 1080nm Wavelength Range
5.8 高速短脉冲光纤激光器
美国Calmar公司10G皮 秒光纤激光器 PSL-10XX
• 波 长 范 围 ： 1530-1565 nm可调或范围内固定
• 重复频率：5-11G可调或 10G固定，脉宽：1-10ps 可调或范围内固定，平 均输出功率：>20mW
• 高速短脉冲光源对于光 时分复用系统，光学取 样技术等有重要的意义，
DBR型窄线宽光纤激光器
5.6 窄线宽光纤激光器 1
• NP Photonics 公司的窄 线宽光纤激光器
• Very narrow linewidth (long coherent length) <3 kHz
3.光纤激光器的泵浦结构
4.光纤激光器和其它激光器比较
和二氧化碳激光器比较 • 有更高峰值功率的脉冲激光，可以加工的材料种类更多； • 使用方便，采用光纤传输可以有更大的扫描范围； • 能量转换效率高，光纤激光器的电光转换效率为25％，而二氧化碳
光纤激光器
• 光纤激光器的发展历程 • 光纤激光器的基本原理 • 光纤激光器与其它激光器比较 • 几种实用的光纤激光器及其应用
1.光纤激光器的发展历程
2.光纤激光器的基本原理
• 工作物质：掺杂光纤； • 谐振腔：光纤环与两个反射镜组成； • 泵浦源：一般采用半导体激光器泵浦。
2.1 双包层稀土掺杂光纤
• redPOWERTM 紧凑激 光模块 (2W-10W)
• 最大输出可达10W， 波长1μm
5.2 大功率双掺杂光纤激光器 2
• IPG公司的大功率光纤 激光器YLR-SM Series
• 100W to 1.5kW output Optical Power
• 1060 to 1080nm Wavelength Range
5.8 高速短脉冲光纤激光器
美国Calmar公司10G皮 秒光纤激光器 PSL-10XX
• 波 长 范 围 ： 1530-1565 nm可调或范围内固定
• 重复频率：5-11G可调或 10G固定，脉宽：1-10ps 可调或范围内固定，平 均输出功率：>20mW
• 高速短脉冲光源对于光 时分复用系统，光学取 样技术等有重要的意义，
DBR型窄线宽光纤激光器
5.6 窄线宽光纤激光器 1
• NP Photonics 公司的窄 线宽光纤激光器
• Very narrow linewidth (long coherent length) <3 kHz
激光器的种类讲解课件
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随着科技的不断进步，新型激光材料与器件不断涌现，如硅基激光器、量子点激光器等。这些新型激光器具有更 高的性能和更广泛的应用前景，将为激光技术的发展带来新的突破。
激光器的稳定性与可靠性
总结词
激光器的稳定性与可靠性是指激光器 在长时间运行过程中保持稳定和可靠 的性能。
详细描述
随着激光技术的不断发展，对激光器 的稳定性与可靠性的要求也越来越高 。提高激光器的稳定性与可靠性是当 前研究的重点之一，也是未来激光技 术发展的关键之一。
按工作方式分类
连续激光器
连续输出激光，功率稳定，适用于连 续加工和测量。
脉冲激光器
按需输出激光，峰值功率高，适用于 脉冲加工和测量。
按波长分类
可调谐激光器
输出波长可调谐的激光，适用于光谱分析和测量。
单波长激光器
输出单一波长的激光，功率高、光束质量好，适用于高精度测量和加工。
03
各类激光器的应用领域
固体激光器在工业领域的应用
激光切割
固体激光器的高能量密度和良好 的光束质量使其成为激光切割的 理想选择，广泛应用于金属、玻
璃等材料的切割。
激光打标
固体激光器在非金属材料表面打标 方面表现出色，如塑料、陶瓷等， 广泛应用于产品标识和防伪。
激光焊接
固体激光器能够实现精密焊接，适 用于各种金属材料，提高焊接质量 和效率。
气体激光器在科研领域的应用
Hale Waihona Puke 010203激光光谱学
气体激光器可产生特定波 长的光，用于研究物质的 结构和性质，在光谱学领 域具有重要应用。
激光雷达
气体激光器可用于激光雷 达系统，进行远程探测、 定位和测量。
《激光器的工作原理》课件
应用领域 工业领域 军事领域 医疗领域 科研领域
具体应用举例 激光切割、激光焊接、激光打标等 激光制导、激光测距、激光干扰等 激光手术、激光治疗、激光诊断等 量子光学、激光制备材料、光学信息处理等
激光器的发展趋势
1 新型激发剂的出现
新型激发剂的研究成果使得激活介质可以更 高效率地吸收能量，也扩大了激光器的工作 范围。
激光器的能级图
当一个原子或分子被能量激发后，其原本处于低能
激光器的工作过程
在谐振腔内，同种介质的两个反射镜夹持住闪烁的
激发剂
常见的激发剂种类
常见的激发剂有日光灯，放电管，半导体激光器等。
激发剂的选择与影响
不同的激发剂对激光器的性能有很大的影响，包括 输出功率、波长、光束质量以及寿命等。
激光器的分类
总结
激光器的意义和发展前景
激光技术已经在各个领域发挥着重要的作用，也将会为人类的生产和生活带来更多的改变。
学习和掌握激光器的重要性
深入了解激光器的工作原理和性能参数对于应用激光器进行工程设计和科研具有非常重要的 作用。
2 激光器的小型化
激光器可以通过技术手段实现小型化，在便 携性上有了明显的进步，使其在更多场合得 以应用。
3 激光器的高功率化
大功率激光器被广泛应用于工业制造、材料 加工、医疗治疗等领域，提高了激光器材料 加工的效率和加工质量。
4 激光器的多波长化
多波长激光器可以同时输出多种波长的激光， 扩大了激光器的应用领域。
激光器的工作原理
激光器已经成为现代科学和技术的重要组成部分，有着广泛的应用领域。本 课件将详细介绍激光器的工作原理及其应用，以及发展趋势。让我们一起来 深入了解吧！
概述
什么是激光器？
具体应用举例 激光切割、激光焊接、激光打标等 激光制导、激光测距、激光干扰等 激光手术、激光治疗、激光诊断等 量子光学、激光制备材料、光学信息处理等
激光器的发展趋势
1 新型激发剂的出现
新型激发剂的研究成果使得激活介质可以更 高效率地吸收能量，也扩大了激光器的工作 范围。
激光器的能级图
当一个原子或分子被能量激发后，其原本处于低能
激光器的工作过程
在谐振腔内，同种介质的两个反射镜夹持住闪烁的
激发剂
常见的激发剂种类
常见的激发剂有日光灯，放电管，半导体激光器等。
激发剂的选择与影响
不同的激发剂对激光器的性能有很大的影响，包括 输出功率、波长、光束质量以及寿命等。
激光器的分类
总结
激光器的意义和发展前景
激光技术已经在各个领域发挥着重要的作用，也将会为人类的生产和生活带来更多的改变。
学习和掌握激光器的重要性
深入了解激光器的工作原理和性能参数对于应用激光器进行工程设计和科研具有非常重要的 作用。
2 激光器的小型化
激光器可以通过技术手段实现小型化，在便 携性上有了明显的进步，使其在更多场合得 以应用。
3 激光器的高功率化
大功率激光器被广泛应用于工业制造、材料 加工、医疗治疗等领域，提高了激光器材料 加工的效率和加工质量。
4 激光器的多波长化
多波长激光器可以同时输出多种波长的激光， 扩大了激光器的应用领域。
激光器的工作原理
激光器已经成为现代科学和技术的重要组成部分，有着广泛的应用领域。本 课件将详细介绍激光器的工作原理及其应用，以及发展趋势。让我们一起来 深入了解吧！
概述
什么是激光器？
典型激光器介绍大全(精华版)ppt课件
• 钛蓝宝石（钛宝石，Ti3＋：AL2O3） • Nd:YAG泵浦的Co2+:MgF2激光器。
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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27
1、红宝石的基本特性
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10
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
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由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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14
DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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15
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)
基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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16
光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
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谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
敏化剂
• 在晶体中除了发光中心的激活离子外，再掺入一种或多种 施主离子，主要作用是吸收激活离子不吸收的光谱能量， 并将吸收到的能量转移给激活离子。
• 双掺或多掺杂晶体生长困难，工艺复杂。
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27
1、红宝石的基本特性
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10
氦-镉激光器
以镉金属蒸气为发光物质，主要有两条连续 谱线，即波长为325nm的紫外辐射和441.6nm的蓝 光，典型输出功率分别为1～25mW和1～100mW。主 要应用领域包括活字印刷、血细胞计数、集成电 路芯片检验及激光诱导荧光实验等。
俄罗斯PLASMA公司的氦 镉激光器
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由不同组分的半导体材料做成激光有源区和约束区的 激光器。
特点：体积最小、重量最轻，使用寿命长，有 效使用时间超过10万小时。
输出波长范围：紫外、可见、红外 输出功率：mW、W、kW。
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14
DFB半导体激光器示意图
DBR半导体激光器示意图
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15
垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）
量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)
基于电子在半导体量 子阱中导带子带间跃 迁和声子辅助共振隧 穿原理的新型单极半 导体器件。
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16
光纤耦合（尾纤型-pigtail package）半导体激 光器件
ProLite型光纤耦合单发射激光器
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谱线已达数千种 (160nm~4mm)
工作方式：连续运转（大多数）
多数气体激光器有瞬时功率不高的弱点。
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发光过程，需要使发光物质处于激发态的高能上的粒子多于低能
级上的粒子，同时还要使这样的介质中受激辐射占绝对优势。20
世纪上半叶的科学技术发展提供了这样的可能。电子技术的发展
提供了激励能源，精密加工技术制造出谐振腔，材料科学的研究
提供了各种激光工作介质，在近代高科技的发展支持下，各种激
光器陆续诞生。
激光形成过程：
激光的发展史应该追溯到1917年，爱因斯坦提出光的受激 辐射的概念，预见到受激辐射光放大器诞生，也就是激光 产生的可能性。20世纪50年代美国科学家汤斯及前苏联科 学家普罗科霍罗夫等人分别独立发明了一种低噪声微波放 大 器 ， 即 一 种 在 微 波 波 段 的 受 激 辐 射 放 大 器 Maser （Microwave amplification by stimulated emission of radiation ).1958年美国科学家汤斯和肖洛提出在一定条 件下，可将这种微波受激辐射放大器的原理推广到光波波 段，制成受激辐射光放大器Laser（Light amplification by stimulated emission of radiation）.1960年7月美国 的梅曼宣布制成了第一台红宝石激光器。1961年我国科学 家邓锡铭、王之江制成我国第一台红宝石激光器，称其为 “光学量子放大器”。随后我国科学家钱学森建议统一翻 译成“激光”或“激光器”
产生激光的基本条件是受激辐射大于吸收。
激光的发光原理
激光的发光原理是光的受激辐射，使处在激发态的原子收到外来
的光机理作用而跃迁到低能级，同时发出一个与外来激励光子完
全相同的光子，从而实现光的放大。但是在普通热辐射光源的情
况下，受激辐射只占很小的比例，绝大部分的辐射是自发辐射，
因此在宏观上兵不能够产生光受激放大。欲使受辐射成为主要的
Iout Ih (a1 t1) r2I1 exp(G0 a内)2L
(5)此时腔内光的放大倍数为Fra bibliotekK
I2 I1
r1 r2 exp( G0 a内)2L 1
激光器的类型 和应用
固体激光器
用固体激光材料作为工作物质的激光器（见激光）。 1960年，T.H.梅曼发明的红宝石激光器就是固体激 光器，也是世界上第一台激光器。固体激光器一般 由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜 和电源等部分构成。
r1
r2 谐振腔内光强的放大过程
L
(1)由于自发辐射，在z=0处有一束强度为I1的入射
光沿腔轴传播，此时由于腔内光强很弱，此时介质
的增益系数就是小讯号增益系数 G, 0有：
I I1 exp(G0 a内)z I1' r2I1 exp(G0 a内)L
图中曲线 I1 表I1示' 了这个过程。
一部分作为激光器的输出由M1镜透射出去，其 大小为
Iout t1 r2I1 exp(G0 a内)2L
其余部分都作为镜面损耗而损失掉了，这部 分为
Ih a1I1" a1 r2I1 exp(G0 a内)2L
(4)图中纵轴上 I1'' I2 代表总镜面损耗 Iout Ih ， 即
这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属 离子掺入晶体而制成的。在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有 三类：
泵浦（抽运）
粒子数反转
受激放大
振荡
放大
达到阈值
激光输出
增益介质
当光波经过增益介质时，引起的受激辐射就会 大于吸收，且粒子数密度的差值越大（也就是 上下能级粒子数的分布差异越大），相对于吸 收来说，受激辐射越强，光经过增益介质时增 长得也越快，这就形成了受激辐射在介质中占 主导地位的状态。
粒子数反转
激光器的工作原理
纳米实验室（NPNS）
激光器的发展
激光是20世纪人类的重大科技发明之一，它对人类 的社会生活产生了广泛而深刻影响。作为高技术的 研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个 前沿领域，而且已经在人类生产和生活的许多方面 得到了大量的应用，与激光有关的产业已在全球形 成了超过千亿美元的年产值。
干福熹 王守武 王润文等
激光器的基本结构
1. 激光工作物质：能够实现粒子数反转，产生受激光放大 2. 激励能源：能降低能级的粒子不断抽运到高能级，补充受激
辐射减少的高能级上粒子数 3. 光学谐振腔：提高光能密度，保证受激辐射大于受激吸收
与普通光源不同，激光是靠介质内的受激辐射向 外发出大量的光子而形成的。受激辐射产生的光子与外来光 子性质完全相同，使入射光得到放大。用这种原理制成的光 源称为受激辐射的光放大器，简称激光器，其输出光称为激 光。
正常分布 受激吸收 占 主导 光衰减，吸收
反转分布 受激辐射 占 主导 光放大 有增益
增益介质：处于粒子数反转分布状态的物质
为实现粒子数反转分布，要求在单位时间内激发到上能级的粒 子数密度越多越好，下能级的粒子数越少越好，上能级粒子数 的寿命长些好。
激光器内形成光强的过程
激光谐振腔内光强由弱变强直至最后达到稳定的过程可以用图(2-15)来描写。 M2是反 射率r2 1的全反射镜，置于在z L 处，M1是反射率 r1 1的部分反射镜，置于 z 0 坐标 处。稳定光强在腔中传播过程由闭合曲线 A I(L),I (L) I (2L),I (2L) A 所表示。
梅曼的第一台红宝石激光器
我国第一台红宝石激光器
我国激光器研究情况
激光器的第一台
研制成功时间 研 制 人
红宝石激光器（我国第一台) 1961年11月
He-Ne激光器
掺钕玻璃激光器 GaAs同质结半导体激光器 CO2分子激光器
1963年7月
1963年6月 1963年12月 1965年9月
邓锡铭、 王之江 邓锡铭等
I3
(2) I1又' 经增益介质进行放大，再传到M1处时，
光强已增至
I1" I1'exp(G0 a内)L r2I1 exp(G0 a内)2L
如图中曲线 I1' I1'' 所示
r1
r2
L
I3
(3) I1''光强在M1上一部分反射回腔内继续放大， 这部分为
I2 r1 r2I1 exp(G0 a内)2L